CN102022336A - 无油干式螺杆压缩机转子型线 - Google Patents

无油干式螺杆压缩机转子型线 Download PDF

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张玉新
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Abstract

本发明涉及一种无油干式螺杆压缩机转子型线，分别采用七段曲线组成转子端面型线，为双边不对称型线，以相同的中心距A和不同头数的转子来构成螺杆压缩机的两个转子的型线系列。本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线采用一种新型的共轭转子端面型线，也称自共轭型线。本发明的两转子即阴转子、阳转子完全相同。每个转子以节圆为界，齿顶部分起到阳转子的作用，齿根部分起到阴转子的作用，阴、阳转子的功能合为一体。应用本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线的螺杆压缩机，可广泛用于空气压缩、制冷、空调、工艺气体压缩等领域，在中低压工况下占有绝大部分市场份额。

Description

无油干式螺杆压缩机转子型线
技术领域
本发明涉及螺杆压缩机，尤其涉及一种适用于无油干式螺杆压缩机的螺杆转子型线。
背景技术
螺杆压缩机端面型线的好坏，将直接影响到螺杆压缩机的性能，如密封性、效率、面积利用系数等。目前市场上流行的型线有GHH型线、日立型线、SRM型线等，它们都有各自的特点，但也存在着各自独立的问题。
发明内容
本发明是在吸取国内外现有的螺杆压缩机型线优点的基础上，研制出一种无油干式螺杆压缩机转子型线，它是一种新型的共轭转子端面型线，也称自共轭型线，解决了上述现有技术所存在的问题。
本发明的技术解决方案如下：
一种无油干式螺杆压缩机转子型线，分别采用七段曲线组成转子端面型线，以相同的中心距A和不同头数的转子来构成螺杆压缩机的两个转子的型线系列；
其中第一转子的型线组成如下：
a1b1段：在第一转子上，圆弧曲线a2b2生成的圆弧包络线；
b1c1段：由第二转子上，圆弧或等变角螺旋线b2c2生成的圆弧或螺旋线包络线；
c1d1段：采用圆弧或等变角螺旋线，等变角螺旋线的计算公式：                                                
Figure 496849DEST_PATH_IMAGE001
；
其中：曲线夹角取
Figure 379354DEST_PATH_IMAGE002
；
曲线上b1点的安放角；
曲线上c1点的安放角
Figure 799020DEST_PATH_IMAGE004
；
以节圆与过O1、夹角为α1=π/z1射线的交点c1为起始点，R1j起始为半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得c1d1段等变角螺旋线；
d1e1段：在第一转子上，切于齿顶弧e1f1段与c1d1段的圆弧；
e1f1段：在第一转子上，以O1点为中心，R10为半径画出齿顶弧；
f1g1段：在第一转子上，切于齿顶弧e1f1段与g1h1段的圆弧；
g1h1段：由第二转子上，圆弧g2h2生成的圆弧包络线；
其中第二转子的型线组成如下：
a2b2段：在第二转子上，切于齿顶弧与b2c2段的圆弧；
b2c2段：在第二转子上，采用圆弧或等变角螺旋线，其中等变角螺旋线的计算公式和参数取值与c1d1段完全相同；
以节圆与过O2、夹角为α2=π/z1射线的交点c2为起始点，R2j为起始半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得b2c2段等变角螺旋线；
c2d2段：由第一转子上，圆弧或等变角螺旋线c1d1生成的圆弧或螺旋线包络线；
d2e2段：由第一转子上，圆弧d1e1生成的圆弧包络线；
e2f2段：在第二转子上，以O2点为中心，R2为半径画出齿根弧；
f2g2段：由第二转子上，圆弧f1g1生成的圆弧包络线；
g1h2段：在转子上，切于齿顶弧与f2g2段的圆弧。
所述转子端面型线为双边不对称型线。
所述第一转子的端面型线由a1b1、b1c1、c1d1、d1e1、e1f1、f1g1、g1h1七段曲线组成。
所述第二转子的端面型线由a2b2、b2c2、c2d2、d2e2、e2f2、f2g2、g2h2七段曲线组成。
所述第一转子与第二转子端面型线的对应曲线形成共轭关系。
所述第一转子与第二转子完全相同，分别采用左旋和右旋形成啮合关系。
本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线采用一种新型的共轭转子端面型线，也称自共轭型线，两个转子完全相同，其主要特点如下：
1、本发明的转子端面型线上，螺旋线c1d1采用等变角螺旋线，计算公式：
Figure 768113DEST_PATH_IMAGE001
。
2、本发明的转子端面型线上的螺旋线包络线b1c1，是由螺旋线曲线b2c2生成的包络线；螺旋线包络线c2d2，是由螺旋线曲线c1d1生成的包络线。
3、本发明的第一转子端面型线上的g1h1是圆弧g2h2生成的圆弧包络线；第二转子端面型线上的f2g2是圆弧f1g1生成的圆弧包络线。
4、第一转子的端面型线由a1b1、b1c1、c1d1、d1e1、e1f1、f1g1、g1h1等七段曲线组成，而且与第二转子的端面型线的七段对应曲线a2b2、b2c2、c2d2、d2e2、e2f2、f2g2、g2h2形成共轭关系。
5、本发明的两转子即阴转子、阳转子完全相同。每个转子以节圆为界，齿顶部分起到阳转子的作用，齿根部分起到阴转子的作用，阴、阳转子的功能合为一体。
6、本发明的转子端面型线是双边不对称型线。
第一转子和第二转子为共轭转子端面型线，完全相同，只是分别采用左旋和右旋，即可形成啮合关系。
两转子端面型线的中心距为A，第一转子齿数为z1，第二转子齿数为z2，选择z-1、z2所依据的原则是：对用于低压工况的螺杆压缩机，z1/z2可取3/3、4/4型线；对用于中、高压工况的螺杆压缩机，z1/z2可取5/5、6/6、7/7、8/8型线。然后，可确定第一转子和第二转子节圆的半径R1j=R2j，所依据的原则是：R1j=R2j=A/2。
应用本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线的螺杆压缩机，可广泛用于空气压缩、制冷、空调、工艺气体压缩等领域，在中低压工况下占有绝大部分市场份额。
附图说明
图1是本发明的一种无油干式螺杆压缩机转子型线的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的螺杆压缩机转子端面型线的构建作详细说明。
参看图1，本发明提供一种无油干式螺杆压缩机转子型线，分别采用七段曲线组成转子端面型线。以相同的中心距A和不同头数的转子来构成螺杆压缩机的两个转子的型线系列。第一转子1和第二转子2的型线组成如下：
R1是第一转子的齿根圆半径，R10是第一转子的齿顶圆半径。
R2是第二转子的齿根圆半径，R20是第二转子的齿顶圆半径。
R1=R2，R10=R20，节圆R1j=R2j＝（R1+R10）/2。
c1点在第一转子节圆上，c2点在第二转子节圆上。
第一转子的型线组成如下：
a1b1段：在第一转子上，圆弧曲线a2b2生成的圆弧包络线。
b1c1段：由第二转子上，圆弧或等变角螺旋线b2c2生成的圆弧或螺旋线包络线。
c1d1段：采用圆弧或等变角螺旋线，等变角螺旋线的计算公式：
Figure 188730DEST_PATH_IMAGE001
。
其中：曲线夹角取
Figure 192458DEST_PATH_IMAGE002
；
曲线上b1点的安放角；
曲线上c1点的安放角
Figure 762297DEST_PATH_IMAGE004
。
以节圆与过O1、夹角为α1=π/z1射线的交点c1为起始点，R1j起始为半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得c1d1段等变角螺旋线。
d1e1段：在第一转子上，切于齿顶弧e1f1段与c1d1段的圆弧。
e1f1段：在第一转子上，以O1点为中心，R10为半径画出齿顶弧。
f1g1段：在第一转子上，切于齿顶弧e1f1段与g1h1段的圆弧。
g1h1段：由第二转子上，圆弧g2h2生成的圆弧包络线。
第二转子的型线组成如下：
a2b2段：在第二转子上，切于齿顶弧与b2c2段的圆弧。
b2c2段：在第二转子上，采用圆弧或等变角螺旋线，其中等变角螺旋线的计算公式和参数取值与c1d1段完全相同。
以节圆与过O2、夹角为α2=π/z1射线的交点c2为起始点，R2j为起始半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得b2c2段等变角螺旋线。
c2d2段：由第一转子上，圆弧或等变角螺旋线c1d1生成的圆弧或螺旋线包络线。
d2e2段：由第一转子上，圆弧d1e1生成的圆弧包络线。
e2f2段：在第二转子上，以O2点为中心，R2为半径画出齿根弧。
f2g2段：由第二转子上，圆弧f1g1生成的圆弧包络线。
g1h2段：在转子上，切于齿顶弧与f2g2段的圆弧。
本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线在实际应用中的具体构建过程如下：
根据图1，第一转子的型线由a1b1、b1c1、c1d1、d1e1、e1f1、f1g1、g1h1等七段曲线组成，第二转子的线段由a2b2、b2c2、c2d2、d2e2、e2f2、f2g2、g2h2等七段组成。
（1）在第一转子上构建发生曲线c1d1、d1e1、e1f1、f1g1。
c1d1段：采用圆弧或等变角螺旋线，等变角螺旋线根据计算公式：
Figure 517763DEST_PATH_IMAGE001
。
其中：曲线夹角取；
曲线上c1点的安放角
Figure 394769DEST_PATH_IMAGE003
；
曲线上d1点的安放角。
以节圆与过O1、夹角为α1=π/z1射线的交点c1为起始点，R1j起始为半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得c1d1段等变角螺旋线。
d1e1段：外切于齿顶弧和c1d1段等变角螺旋线的圆弧，半径R=3~5。
e1f1段：以O1为中心，R10为半径的齿顶弧，圆弧夹角=10°~20°。
f1g1段：外切于齿顶弧和g1h1段等变角螺旋线的圆弧，半径R=1~3。
（2）将第一转子节圆在第二转子节圆上做纯滚动，第一转子节圆的自转角速度与共转角速度之比为1: 1，固结在第一转子上的等变角螺旋线和圆弧c1d1、d1e1、e1f1、f1g1的轨迹，可形成第二转子的螺旋线和圆弧的包络线c2d2、d2e2、e2f2、f2g2。
（3）将第二转子的螺旋线和圆弧的包络线c2d2、d2e2，按照对应关系复制到第一转子上，可得b1c1段、a1b1段。将第二转子的圆弧包络线f2g2，按照对应关系复制到第一转子上，可得g1h1段，至此，第一转子上完整的单齿端面型线，就被完全构建出来。
（4）将第一转子上的单齿端面型线沿中心O1均布放置，即可得到第一转子的端面型线。
（5）将第一转子的端面型线从O1对应复制到O2，然后沿O2,旋转π/z1，可得到对应的第二转子的端面型线。
至此，第一转子、第二转子端面型线就被完全构建出来了。
综上所述，本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线采用一种新型的共轭转子端面型线，也称自共轭型线，两个转子完全相同。每个转子以节圆为界，齿顶部分起到阳转子的作用，齿根部分起到阴转子的作用，阴、阳转子的功能合为一体。转子端面型线为双边不对称型线。应用本发明的无油干式螺杆压缩机转子型线的螺杆压缩机，可广泛用于空气压缩、制冷、空调、工艺气体压缩等领域，在中低压工况下占有绝大部分市场份额。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种无油干式螺杆压缩机转子型线，其特征在于，分别采用七段曲线组成转子端面型线，以相同的中心距A和不同头数的转子来构成螺杆压缩机的两个转子的型线系列；
其中第一转子的型线组成如下：
a1b1段：在第一转子上，圆弧曲线a2b2生成的圆弧包络线；
b1c1段：由第二转子上，圆弧或等变角螺旋线b2c2生成的圆弧或螺旋线包络线；
c1d1段：采用圆弧或等变角螺旋线，等变角螺旋线的计算公式：                                                
Figure 674711DEST_PATH_IMAGE001
；
其中：曲线夹角取
Figure 856294DEST_PATH_IMAGE002
；
曲线上b1点的安放角
Figure 577125DEST_PATH_IMAGE003
；
曲线上c1点的安放角
Figure 476948DEST_PATH_IMAGE004
；
以节圆与过O1、夹角为α1=π/z1射线的交点c1为起始点，R1j起始为半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得c1d1段等变角螺旋线；
d1e1段：在第一转子上，切于齿顶弧e1f1段与c1d1段的圆弧；
e1f1段：在第一转子上，以O1点为中心，R10为半径画出齿顶弧；
f1g1段：在第一转子上，切于齿顶弧e1f1段与g1h1段的圆弧；
g1h1段：由第二转子上，圆弧g2h2生成的圆弧包络线；
其中第二转子的型线组成如下：
a2b2段：在第二转子上，切于齿顶弧与b2c2段的圆弧；
b2c2段：在第二转子上，采用圆弧或等变角螺旋线，其中等变角螺旋线的计算公式和参数取值与c1d1段完全相同；
以节圆与过O2、夹角为α2=π/z1射线的交点c2为起始点，R2j为起始半径，按上述计算公式，以θ为变量，计算各点，并光滑连接，可得b2c2段等变角螺旋线；
c2d2段：由第一转子上，圆弧或等变角螺旋线c1d1生成的圆弧或螺旋线包络线；
d2e2段：由第一转子上，圆弧d1e1生成的圆弧包络线；
e2f2段：在第二转子上，以O2点为中心，R2为半径画出齿根弧；
f2g2段：由第二转子上，圆弧f1g1生成的圆弧包络线；
g1h2段：在转子上，切于齿顶弧与f2g2段的圆弧。
2.根据权利要求1所述的无油干式螺杆压缩机转子型线，其特征在于，所述转子端面型线为双边不对称型线。
3.根据权利要求1所述的无油干式螺杆压缩机转子型线，其特征在于，所述第一转子的端面型线由a1b1、b1c1、c1d1、d1e1、e1f1、f1g1、g1h1七段曲线组成。
4.根据权利要求1所述的无油干式螺杆压缩机转子型线，其特征在于，所述第二转子的端面型线由a2b2、b2c2、c2d2、d2e2、e2f2、f2g2、g2h2七段曲线组成。
5.根据权利要求1所述的无油干式螺杆压缩机转子型线，其特征在于，所述第一转子与第二转子端面型线的对应曲线形成共轭关系。
6.根据权利要求1所述的无油干式螺杆压缩机转子型线，其特征在于，所述第一转子与第二转子完全相同，分别采用左旋和右旋形成啮合关系。
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